(57)【要約】  太陽電池モジュール（２００）は、受光面および裏面を有する矩形状の太陽電池（１０１，１０２，１０３）が第一方向に沿って電気的に接続された太陽電池ストリング（１００）を備える。太陽電池は、受光面に金属電極を有さず、裏面にのみ金属電極が設けられている。太陽電池ストリングの裏面に配置される裏面保護材（９２）の受光面側の主面は、太陽電池の受光面と同系色である。太陽電池ストリングにおいて、第一方向に隣接する太陽電池の間に配置されているセル接続用部材（８２，８３）は、受光面に露出している部分が太陽電池の受光面と同系色である。セル接続用部材は、第一方向と直交する第二方向の端部の側面が、太陽電池の受光面と同系色であり、かつ太陽電池の側面と同一直線上に位置する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面および裏面を有する矩形状の太陽電池の複数が第一方向に沿って電気的に接続された太陽電池ストリング；前記太陽電池ストリングの受光面側に配置される光透過性の受光面保護材；前記太陽電池ストリングの裏面に配置される裏面保護材；ならびに前記受光面保護材と前記裏面保護材との間に設けられ前記太陽電池ストリングを封止する封止材、を有する太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池は、受光面に金属電極を有さず、裏面にのみ金属電極が設けられており、
前記裏面保護材の受光面側の主面は、太陽電池の受光面と同系色であり、
前記太陽電池ストリングにおいて、第一方向に隣接する太陽電池の間に配置されているセル接続用部材は、受光面に露出している部分が太陽電池の受光面と同系色であり、
前記セル接続用部材は、前記第一方向と直交する第二方向の端部の側面が、太陽電池の受光面と同系色であり、かつ太陽電池の側面と同一直線上に位置する、太陽電池モジュール。
【請求項２】
第一方向に隣接する太陽電池の間に配置されているセル接続用部材は、隣接する太陽電池の電極同士を接続する導電性の配線材であり、
前記配線材の受光面側の主面および第二方向の端部の側面が、太陽電池の受光面と同系色である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
第一方向に隣接する太陽電池の間に配置されているセル接続用部材は、隣接する太陽電池の電極同士を接続する導電性の配線材、および前記配線材の受光面側に配置された遮蔽シートを含み、
第一方向に隣接する太陽電池の隙間の領域において、前記配線材の受光面側の全体を覆うように前記遮蔽シートが配置されており、
前記遮蔽シートの受光面側の主面が太陽電池の受光面と同系色である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池が配線材を介して接続された太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板等の結晶半導体基板を用いた太陽電池は、１つの基板の面積が小さいため、実用に際しては、複数の太陽電池を電気的に接続してモジュール化を行い、出力を高めている。金属箔等からなる配線材を、半田や導電性接着剤等を介して太陽電池の電極に接続することにより、隣接する太陽電池間の電気的接続が行われる。配線材を介して複数の太陽電池が接続された太陽電池ストリングを、受光面保護材と裏面保護材との間で封止することにより太陽電池モジュールが得られる。【０００３】
太陽電池は、受光面側から視認した場合は黒色を呈しているのに対して、配線材は金属光沢を有する。そのため、建物の屋根や壁面に太陽電池モジュールを設置した場合、配線材に照射された太陽光の反射光が視認され、意匠性が損なわれる。特に、裏面接合型太陽電池は、受光面に電極を有さず裏面のみに電極が設けられているため、配線材による反射光が目立ちやすい。【０００４】
特許文献１では、隣接する太陽電池の間に位置する配線材を、裏面保護材と類似の色とすることにより、モジュールの意匠性を高めることが開示されている。特許文献２では、隣接する太陽電池の間に絶縁テープ等からなるシールドを設けることにより、受光面側からの配線材の視認を遮って、モジュールの意匠性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８７０１１号公報
【特許文献２】特表２００８−５０２１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電極や配線材等が視認され難く、意匠性に優れる太陽電池モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の太陽電池は、受光面および裏面を有する矩形状の太陽電池の複数が第一方向に沿って電気的に接続された太陽電池ストリングを備える。太陽電池は、裏面接合型であり、受光面に金属電極を有さず、裏面にのみ金属電極が設けられている。太陽電池ストリングは受光面側に配置された光透過性の受光面保護材と裏面側に配置された裏面保護材との間に挟持されて、封止材により封止されている。裏面保護材の受光面側の主面は、太陽電池の受光面と同系色である。【０００８】
太陽電池ストリングは、第一方向に隣接する太陽電池の間に、導電性の配線材等のセル接続用部材を備える。セル接続用部材は、受光面に露出している部分が太陽電池の受光面と同系色である。セル接続用部材は、第一方向と直交する第二方向の端部の側面が、太陽電池の受光面と同系色であり、かつ太陽電池の側面と同一直線上に位置している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の太陽電池モジュールでは、セル接続用部材の受光面側への露出部分が、太陽電池の受光面と同系色であるため、セル接続用部材が視認され難い。さらには、太陽電池とセル接続用部材の端面の位置が揃っており、かつ接続用部材の側面も太陽電池と同系色であるため、部材間の境界が視認され難く、意匠性に優れる。さらに、太陽電池とセル接続用部材の端面の位置が揃っているため、太陽電池モジュール作製時の太陽電池と配線材との位置合わせが容易であり、生産性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態にかかる太陽電池モジュールの模式的断面図である。
【図２Ａ】一実施形態にかかる太陽電池グリッドの裏面の平面図である。
【図２Ｂ】一実施形態にかかる太陽電池グリッドの受光面の平面図である。
【図３】一実施形態にかかる太陽電池モジュールの模式的断面図である。
【図４Ａ】一実施形態にかかる太陽電池グリッドの裏面の平面図である。
【図４Ｂ】一実施形態にかかる太陽電池グリッドルの受光面の平面図である。
【図５】一実施形態にかかる太陽電池ストリングの裏面の平面図である。
【図６】一実施形態にかかる太陽電池ストリングの裏面の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、一実施形態の太陽電池モジュール（以下、「モジュール」と記載する）の模式的断面図である。図１に示すモジュール２００は、複数の太陽電池１０１，１０２，１０３（以下、「セル」と記載する）が、配線材８２，８３を介して電気的に接続された太陽電池ストリングを備える。
【００１２】
太陽電池ストリングの受光面側（図１の上側）には、受光面保護材９１が設けられ、裏面側（図１の下側）には裏面保護材９２が設けられている。モジュール２００では、保護材９１，９２の間に封止材９５が充填されることにより、太陽電池ストリングが封止されている。
【００１３】
セルとしては、裏面接合型太陽電池（裏面接合セル）が用いられる。裏面接合セルは、結晶シリコン等の半導体基板の裏面側にｐ型半導体層およびｎ型半導体層を備え、ｐ型半導体層上およびｎ型半導体層上のそれぞれに金属電極が設けられている。金属電極は、印刷やメッキ等の公知の方法により形成できる。例えば、Ａｇペーストのスクリーン印刷により形成されたＡｇ電極や、電解メッキにより形成された銅メッキ電極等が好ましく用いられる。
【００１４】
裏面接合セルは、半導体基板の受光面に金属電極を有さず、半導体基板で生成した光キャリア（正孔および電子）を、半導体基板の裏面側に設けられた金属電極により回収する。裏面接合セルは、受光面に金属電極を有していないため、受光面側から視認した際に、セルの全面が黒色系で統一されており、意匠性に優れる。
【００１５】
セル１０１，１０２，１０３の裏面側に設けられた電極を、配線材８２，８３を介して電気的に接続することにより、太陽電池ストリングが形成される。隣接する２つのセルのうちの一方のセルのｐ側電極と他方のセルのｎ側電極とを配線材を介して接続することにより、複数のセルが直列に接続される。隣接するセルのｎ側電極同士またはｐ側電極同士を接続することにより、セルを並列接続することもできる。
【００１６】
図２Ａおよび図２Ｂは、複数の裏面接合セルがグリッド状に配置された太陽電池グリッドの平面図である。図２Ａは裏面側、図２Ｂは受光面側の平面図である。太陽電池グリッド１８０では、第一方向（ｘ方向）に沿って複数のセルが接続された太陽電池ストリング１００，１１０，１２０が、第一方向と直交する第二方向（ｙ方向）に沿って並んで配置されている。本明細書においては、複数のセルが一方向に沿って接続されたものを「太陽電池ストリング」、太陽電池ストリングにおけるセルの接続方向と直交する方向に複数の太陽電池ストリングが配置されたものを「太陽電池グリッド」と称する。
【００１７】
太陽電池ストリング１００は、第一方向に沿って並んだ複数のセル１０１〜１０５を備え、導電性の配線材８２〜８５を介して隣接するセルの電極同士が接続されている。それぞれのセルは、平面視矩形状である。矩形は正方形および正方形を含む。「矩形状」とは、完全な正方形または長方形である必要はなく、例えば、半導体基板の形状はセミスクエア型（矩形の角が丸みを帯びているものや、切欠き部が存在するもの）でもよい。セル１０１〜１０５は、第二方向の端面の位置がＡ１−Ａ２線に沿って揃っており、直線状に並んでいる。
【００１８】
第一方向の一方の端部に配置された配線材８１は、外部回路と接続可能な引き出し線８１ａを備える。第一方向の他方の端部に配置された配線材８６は、第二方向に隣接する太陽電池ストリング１１０と接続されている。配線材の抵抗に起因する電流ロスを低減するために、配線材の材料は低抵抗率であることが好ましい。中でも、低コストであることから、銅を主成分とする金属材料が特に好ましい。
【００１９】
配線材とセルの裏面に設けられた金属電極とは、例えば半田により接続される。セルと配線材との間に導電性の配線パッド（不図示）が配置されていてもよい。セルの裏面に設けられた電極は幅が小さいため、配線パッドを介して電極と配線材とを接続することにより、接触面積が増大するとともに、接続時の位置合わせが容易となる。
【００２０】
図２Ｂに示すように、隣接するセル間の隙間の部分では、配線材が受光面側に露出している。そのため、屋根や壁面等に設置されたモジュールでは、隣接するセル間に露出している配線材が視認される。本発明のモジュールにおいては、配線材等のセル接続用部材の受光面に露出している部分が、セルの受光面と同系色である。裏面接合型セルでは、セルの受光面が黒色系であるため、配線部材の受光面をセルの受光面と同様の黒色系とすることにより、セルと配線材との境界が視認され難くなり、意匠性が向上する。
【００２１】
太陽電池ストリング１００において、セル１０１〜１０５と、隣接するセル間を接続する配線材８２〜８５は、第二方向の端面の位置が揃っている。すなわち、セル１０１〜１０５と配線材８２〜８５は、第二方向の端部の側面が、同一直線（Ａ１−Ａ２線）上に位置している。第二方向の端面（Ａ１−Ａ２線に沿う面）において、セル１０１〜１０５の側面と配線材８２〜８５の側面は同系色である。
【００２２】
セルと配線材とが同系色であり、かつ両者の端面がＡ１−Ａ２線の位置で揃っていれば、受光面からモジュールを視認した際に、配線材のパターン形状が視認され難い。また、配線材等のセル接続用部材の端面の位置とセルの端面の位置を揃えることにより、太陽電池ストリングを作製する際の位置合わせが容易となるため、モジュールの生産性を向上できる。
【００２３】
モジュールを受光面側の正面から視認した場合には、セルや配線材の側面は視認されないが、モジュールは傾斜して配置されることが多く、屋根や壁面に設置されたモジュールでは、セルや配線材の側面も視認される場合がある。受光面に金属電極を有していない裏面接合セルと、受光面の露出部分が黒色系である配線材を用いたモジュールでは、全体が黒色系で統一されているため、配線材の側面からのわずかな反射光であっても外部から視認されやすく、意匠性低下の原因となり得る。特に、セルの端面の位置と配線材の端面の位置が揃っている場合は、配線材の側面が視認されやすいため、配線材の側面での金属反射等に起因する意匠性の低下が顕著となりやすい。
【００２４】
本発明のモジュールでは、第二方向の端面において、セルの側面と配線材等のセル接続用部材の側面が同系色で統一されているため、側面が視認される場合でも境界部分が目立ち難い。このように、本発明のモジュールは、モジュール全体としての色調の一体性が高く、意匠性に優れている。
【００２５】
配線材の受光面側の主面および側面をセルの受光面と同系色とするためには、例えば、銅等の母材の表面を黒色化すればよい。黒色化の方法としては黒色酸化膜を設ける方法や、黒色の金属層を設ける方法等が挙げられる。黒色の金属層としては、銅やニッケル、パラジウム、クロム等を含む金属、金属酸化物、金属中にカーボンナノチューブやカーボン等を分散させたもの等が挙げられる。母材表面への金属層の形成方法は特に限定されず、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等のドライプロセス、金属ペースト材料の塗布等のウェットプロセスを適用可能である。電解メッキまたは無電解メッキにより金属層を形成してもよい。
【００２６】
配線材８２〜８５の受光面は、全面が黒色化されていてもよく、隣接するセル間に露出する領域のみが黒色化されていてもよい。配線材の裏面は黒色化されていてもされていなくてもよい。太陽電池ストリングの第一方向の両端に配置される配線材８１，８６は、一般にはモジュールに装着されたフレームに隠れ、外部から視認されないため、セルと同系色でなくてもよい。モジュールにおいて、配線材８１，８６に受光面側から視認される部分がある場合には、少なくとも受光面側から視認可能な部分は、セルの受光面と同系色であることが好ましい。
【００２７】
太陽電池ストリングの作製において、セルと配線材とは、例えば半田により接続される。この際、セルの接続方向（第一方向）と直交する方向（第二方向）の端面が揃うようにセルおよび配線材が配置される。一般にセルを構成する半導体基板は、１〜２ｍｍ程度のサイズ公差を有するため、第二方向の両方の端面の位置を完全に揃えることは困難である。そのため、セルおよび配線材は、第二方向の端面の一方が揃っていればよい。
【００２８】
端面を基準とすれば、セルと配線材との位置合わせが容易であるため、生産性を向上できる。モジュールの設置環境では、下側（地面に近い側）に配置される端面が外部から視認されやすい。そのため、モジュール設置環境において下側に配置される端面を基準としてセルと配線材との位置合わせを行えば、下側の端面の位置が揃うため、部材間の境界が視認され難くなり、モジュールの意匠性が向上する。
【００２９】
複数のセルを第一方向に沿って連結してストリングを作製後、複数のストリングを第二方向に並べて電気的に接続することにより、太陽電池グリッドが得られる。この太陽電池グリッドを、封止材９５を介して、受光面保護材９１および裏面保護材９２により挟持することにより、モジュールが形成される。
【００３０】
封止材９５としては、オレフィン系エラストマーを主成分とするポリエチレン系樹脂組成物、ポリプロピレン、エチレン／α‐オレフィン共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／酢酸ビニル／トリアリルイソシアヌレート（ＥＶＡＴ）、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透明樹脂を用いることが好ましい。受光面側と裏面側の封止材の材料は、同一でも異なっていてもよい。
【００３１】
受光面保護材９１は光透過性であり、ガラスや透明プラスチック等が用いられる。裏面保護材９２は、受光面側に配置される面（セルと対向する面）がセルの受光面と同系色である。セルが配置されていない部分では、受光面側から裏面保護材９２が視認されるため、裏面保護材はモジュールの外観に影響を与える。裏面保護材の受光面側の面が、セルの受光面および配線材と同系色であれば、モジュール全体の色調が統一されるため、意匠性が向上する。
【００３２】
裏面保護材としては、黒色樹脂層を含む樹脂シートが好ましく用いられる。裏面保護材に用いられる黒色樹脂シートは、外部から視認される受光面側に黒色樹脂層を含んでいればよい。黒色シートの全体が黒色樹脂層であってもよい。黒色樹脂層は可視光吸収性であり、主に波長８００ｎｍ以下の可視光を吸収する。黒色樹脂層の可視光透過率は１０％以下が好ましい。黒色樹脂層としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂および顔料や染料等の色料を含有する樹脂組成物が好ましく用いられる。
【００３３】
受光面保護材上に、受光面封止材、太陽電池ストリング（または複数の太陽電池ストリングが接続された太陽電池グリッド）、裏面封止材および裏面保護材を順に載置した積層体を所定条件で加熱することにより、封止材を硬化させることが好ましい。封止後のモジュールは、必要に応じてアルミニウムフレーム等に取り付けられる。
【００３４】
図１では、隣接するセル間に設けられるセル接続用部材として導電性の配線材のみを有する例を示したが、セル接続用部材は配線材以外の部材を含んでいてもよい。例えば、セル接続用部材には、配線材以外の部材として、受光面側からの配線材の視認を遮るための遮蔽シートが含まれていてもよい。
【００３５】
図３は、配線材の受光面側に遮蔽シートを備えるモジュールの模式的断面図である。図３に示すモジュール５００では、隣接するセル１０１，１０２，１０３間を電気的に接続する配線材３８２，３８３の受光面側に遮蔽シート３７２，３７３が配置されている。
【００３６】
図４Ａおよび図４Ｂは、配線材の受光面側に遮蔽シートが配置された太陽電池グリッドの平面図である。図４Ａは裏面側、図４Ｂは受光面側の平面図である。本実施形態においても、セル１０１〜１０５は、第二方向の端面がＡ１−Ａ２線に沿って揃っており、直線状に並んでいる。
【００３７】
図３および図４Ａに示すように、隣接するセル間に配置される遮蔽シート３７２〜３７５は、第一方向における幅Ｗ７が、隣接するセル間の間隔Ｄ０よりも大きい。また、第一方向において、遮蔽シートの幅Ｗ７は、配線材の幅Ｗ８よりも小さい。セルの裏面側の遮蔽シートにより覆われていない部分において、配線材とセルの裏面電極とが電気的に接続されている。第二方向では、遮蔽シートの長さが、セルの長さに等しいことが好ましい。第二方向における配線材の長さは、遮蔽シートの長さ以下である。そのため、隣接するセル間の隙間では、配線材の全体が遮蔽シートにより覆われている。モジュールを受光面側から視認した際には、遮蔽シートの裏面側に設けられた配線材は視認されず、隣接するセル間の隙間に露出した遮蔽シートのみが視認される。
【００３８】
本実施形態では、セル接続用部材が配線材および遮蔽シートを含んでおり、遮蔽シートの受光面が、セル接続用部材の受光面への露出部分に該当する。遮蔽シートの受光面をセルと同系色とすることにより、セルとセル接続用部材との境界が視認され難くなり、モジュールの意匠性が向上する。
【００３９】
太陽電池ストリング４００において、セル１０１〜１０５と、隣接するセル間に設けられた遮蔽シート３７２〜３７５は、第二方向の端面の位置が揃っている。第二方向の端面（Ａ１−Ａ２線に沿う面）において、セル１０１〜１０５の側面と遮蔽シート３７２〜３７５の側面は同系色である。
【００４０】
本実施形態では、配線材が遮蔽シートにより覆われているため、配線材の金属反射が外部から視認されることがない。また、セルと遮蔽シートとが同系色であり、かつ両者の端面がＡ１−Ａ２線の位置で揃っているため、設置環境においてモジュールの側面が視認された場合でも、境界部分が目立たない。そのため、本実施形態のモジュールも高い意匠性を有する。本実施形態においても、遮蔽シートの端面の位置とセルの端面の位置を揃えることにより、太陽電池ストリングを作製する際の位置合わせが容易となるため、モジュールの生産性を向上できる。
【００４１】
本実施形態では、モジュールの外部から配線材が視認されないため、配線材の表面は金属光沢を有していてもよい。モジュールの側面（第二方向の端面）から配線材が視認されることによる意匠性の低下を抑制するために、第二方向における遮蔽シートの長さは配線材長さよりも大きいことが好ましい。第二方向における遮蔽シートの長さと配線材の長さが同一である場合は、配線材の第二方向の端面が太陽電池と同系色に着色されていることが好ましい。
【００４２】
受光面側からの配線材の視認を遮るための遮蔽シートの材料は特に限定されない。例えば、裏面保護材として用いられる黒色シートと同様の材料が使用できる。遮蔽シートと裏面保護材の材料が同一であれば、遮蔽シートと裏面保護材との境界が視認され難く、モジュールの意匠性が向上する。
【００４３】
前述のように、本発明のモジュールにおけるセルの形状は、矩形の角が丸みを帯びているものや、切欠き部が存在するセミスクエア型でもよい。セルの形状がセミスクエア型である場合、図５に示す太陽電池ストリング６００のように、第二方向（ｙ方向）におけるセル接続用部材（遮蔽シート６７１，６７２）の端面とセル６０１，６０２，６０３の端面とが、Ａ１−Ａ２線に沿って揃っていることが好ましい。
【００４４】
セミスクエア型のセルが用いられる場合、図６に示す太陽電池ストリング７００のように、第二方向におけるセル接続用部材（遮蔽シート７７１，７７２）の端面が、セル６０１，６０２，６０３の切り欠き部の頂点を結ぶ仮想線Ｂ１−Ｂ２に揃っていてもよい。この形態では、太陽電池ストリングの作製時に、セルの切り欠き部の頂点とセル接続用部材の端面の位置を揃えればよいため、位置合わせが容易である。
【符号の説明】
【００４５】
１０１〜１０５    太陽電池
８１〜８６，３８１〜３８６    配線材
３７１〜３７６    遮蔽シート
１００，１１０，１２０，４００，４１０，４２０    太陽電池ストリング
１８０，４８０    太陽電池グリッド
９１      受光面保護材
９２      裏面保護材
９５      封止材
２００，５００    太陽電池モジュール
【図１】
2018061367.tif 000003
【図２Ａ】
2018061367.tif 000004
【図２Ｂ】
2018061367.tif 000005
【図３】
2018061367.tif 000006
【図４Ａ】
2018061367.tif 000007
【図４Ｂ】
2018061367.tif 000008
【図５】
2018061367.tif 000009
【図６】
2018061367.tif 000010
【国際調査報告】
2018061367.tif 000011
2018061367.tif 000012
2018061367.tif 000013
2018061367.tif 000014